JP5099319B2 - Hologram imaging optical system - Google Patents
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Description
本発明は、ホログラム撮影光学系に関し、特に、イメージホログラムを記録する際にホログラム感光材料の入射側にプリズムを密着することで生じる収差を補正するようにしたホログラム撮影光学系に関するものである。 The present invention relates to a holographic imaging optical system, and more particularly to a holographic imaging optical system that corrects aberrations caused by closely attaching a prism to the incident side of a hologram photosensitive material when an image hologram is recorded.
作製しようとするホログラムの撮影条件によっては、ホログラム感光材料中の光の入射角がその感光材料の臨界角以上となり、空気中から光束入射ができない場合がある。このような場合、ホログラム感光材料に適当な斜面を持つ平行平板からなるプリズムを密着させ、その斜面から参照光を感光材料中に臨界角以上の入射角で入射させ、物体光をプリズムの上面から入射させて二光束干渉法によってホログラムを撮影する撮影方法がある。 Depending on the imaging conditions of the hologram to be manufactured, the incident angle of light in the hologram photosensitive material may be greater than or equal to the critical angle of the photosensitive material, and the light flux may not be incident from the air. In such a case, a prism made of a parallel plate having an appropriate slope is brought into close contact with the hologram photosensitive material, and reference light is incident on the photosensitive material at an incident angle greater than the critical angle from the slope, and object light is incident from the upper surface of the prism. There is a photographing method in which a hologram is photographed by two-beam interferometry with incidence.
図3にその場合の光学配置を示す。相互に平行な表側側面23と裏側側面22と斜面21を有するプリズム20の裏側側面22に直接あるいは屈折率整合液を介してホログラム感光材料10を貼り付け、プリズム20の斜面21を経て参照光12をホログラム感光材料10中に臨界角以上の入射角で入射させ、プリズム20の表側側面23を経て物体光11を入射させ、ホログラム感光材料10中に入射した物体光11と参照光12を相互に干渉させて透過型ホログラムが記録される。
FIG. 3 shows an optical arrangement in that case. The hologram
このような配置で、ホログラムをイメージホログラムとして記録する場合、一般にホログラム感光材料10は物体光11の光路に対してチルト配置(ホログラム感光材料10の法線が物体光光路光軸に対して角度をなす配置)であるので、投影光学系7によりその面に投影するパターン板5もそのチルトに対応して反対方向のチルト配置にされる。
When a hologram is recorded as an image hologram in such an arrangement, the hologram
なお、物体光11と参照光12については、例えば次のように発生される。すなわち、レーザ1で発生されたレーザ光がハーフミラー2で2分され、ハーフミラー2で反射されたレーザ光はミラー3を経てビーム拡大器4で所定ビーム径にされ、ホログラムとして記録するパターン板5を照明する。パターン板5で透過散乱された光は投影光学系7を経て物体光11としてプリズム20の表側側面23へ入射し、ホログラム感光材料10に所定角度で入射する。他方、ハーフミラー2を透過したレーザ光はミラー8を経てビーム拡大器9で所定ビーム径にされ、参照光12としてプリズム20の斜面21へ入射し、ホログラム感光材料10に臨界角以上の所定の入射角で入射する。
しかしながら、図3のような光学配置において、物体光11がプリズム20の表側側面23に対して斜めに入射するため、パターン板5のホログラム感光材料10上での像に非点収差等の収差が生じ、解像度が低下するという問題点がある。
However, in the optical arrangement as shown in FIG. 3, the
さらに、パターン板5もチルト配置されるため、その射出側に平行平板6を配置する場合には、この平行平板6によっても非点収差が生じ、さらに解像度が低下してしまう。 Further, since the pattern plate 5 is also tilted, when the parallel plate 6 is arranged on the exit side, astigmatism is caused by the parallel plate 6 and the resolution is further lowered.
本発明は従来技術のこのような問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、イメージホログラムとして記録する物体光に対してチルト配置のホログラム感光材料の入射側にプリズムを密着する場合に発生する収差を補正する配置のホログラム撮影光学系を提供することである。 The present invention has been made in view of the above-described problems of the prior art, and its object is to adhere a prism to the incident side of a hologram photosensitive material tilted with respect to object light to be recorded as an image hologram. It is an object of the present invention to provide a hologram photographing optical system arranged to correct the generated aberration.
上記目的を達成する本発明のホログラム撮影光学系は、物体光の光路中にホログラム感光材料に密着して透明媒体が配置され、物体光の光路中に配置されたパターン板からの物体光を前記透明媒体に入射させてイメージホログラムを撮影するホログラム撮影光学系において、
前記パターン板からの物体光を前記透明媒体の物体光入射側の面に略垂直に入射するように配置すると共に、前記パターン板を前記透明媒体を介して前記ホログラム感光材料中に投影する投影光学系として両側テレセントリック光学系を用いることを特徴とするものである。
In the hologram imaging optical system of the present invention that achieves the above object, a transparent medium is disposed in close contact with the hologram photosensitive material in the optical path of the object light, and the object light from the pattern plate disposed in the optical path of the object light is In a holographic imaging optical system that shoots an image hologram by being incident on a transparent medium,
Projection optics for projecting the pattern plate onto the hologram photosensitive material through the transparent medium while arranging the object light from the pattern plate to be substantially perpendicular to the surface on the object light incident side of the transparent medium A double-sided telecentric optical system is used as the system.
この場合に、別の透明媒体が前記パターン板の射出側に配置され、前記別の透明媒体の物体光射出側の面から略垂直に前記パターン板からの物体光が射出するように配置されていることが望ましい。 In this case, another transparent medium is arranged on the emission side of the pattern plate, and is arranged so that the object light from the pattern plate is emitted substantially perpendicularly from the surface of the other transparent medium on the object light emission side. It is desirable.
また、前記両側テレセントリック光学系として2群の正レンズを共焦点で同軸に配置し、その共通の焦点面に絞りが配置されてなる光学系を用いることができる。 Further, as the double-sided telecentric optical system, an optical system in which two groups of positive lenses are disposed concentrically and coaxially and a stop is disposed on the common focal plane can be used.
また、前記透明媒体の別の側面から参照光が入射されるようになっていてもよい。 Further, the reference light may be incident from another side surface of the transparent medium.
あるいは、前記ホログラム感光材料の前記透明媒体側とは反対側から参照光が入射されるようになっていてもよい。 Alternatively, the reference light may be incident from the opposite side of the hologram photosensitive material from the transparent medium side.
本発明においては、イメージホログラムを撮影するときにホログラム感光材料の入射側に透明媒体を密着することで発生する非点収差を補正することができ、さらに、その際のパターン板の投影光学系として両側テレセントリック光学系を用いることで、その非点収差補正効果を高めると共にホログラム面全体での像倍率を一定にすることができ、非点収差、歪曲収差等の収差がないイメージホログラムを撮影することができる。 In the present invention, it is possible to correct astigmatism that occurs when a transparent medium is brought into close contact with the incident side of the hologram photosensitive material when photographing an image hologram, and as a projection optical system for the pattern plate at that time. By using a double-sided telecentric optical system, the astigmatism correction effect can be enhanced and the image magnification over the entire hologram surface can be made constant, and an image hologram having no astigmatism, distortion, etc. can be taken. Can do.
以下、本発明のホログラム撮影光学系を実施例に基づいて説明する。 The hologram photographing optical system of the present invention will be described below based on examples.
図1は1つの実施例のホログラム撮影光学系の構成を示す光軸を含む断面図である。本発明は、ホログラム感光材料10の物体光11入射側に配置するプリズム20として、多角柱の形をしたプリズム20を用い、その表側側面23が物体光11に対して垂直になっているものを用い、その表側側面23に対して斜めに入射することで発生する非点収差を発生させないようにすることに特徴があるものである。
FIG. 1 is a cross-sectional view including an optical axis showing the configuration of a hologram photographing optical system of one embodiment. In the present invention, a
図1の実施例は、表側側面23と裏側側面22と斜面21とを側面とする多角柱の形をしたプリズム20の裏側側面22に直接あるいは屈折率整合液を介してフォトポリマーや銀塩感光材料、あるいは、ホログラフィック高分子分散型液晶素子(特許文献1)からなるホログラム感光材料10を密着させ、プリズム20の斜面21を経て参照光12をホログラム感光材料10中に臨界角以上の入射角で入射させ、プリズム20の表側側面23を経て物体光11を垂直に入射させ、ホログラム感光材料10中に入射した物体光11と参照光12を相互に干渉させて透過型ホログラムを記録する実施例である。
In the embodiment of FIG. 1, the photopolymer or silver salt photosensitivity is applied directly or via a refractive index matching liquid to the
そして、この実施例においては、物体光11の光路中に配置されるパターン板5をイメージホログラムとして記録する例であり、ホログラム感光材料10は物体光11の光路に対して一般にチルト配置(ホログラム感光材料10の法線が物体光光路光軸に対して角度をなす配置)とし、それに伴って、その面に投影するパターン板5も物体光11の光路に対してそのチルトに対応して反対方向のチルト配置にされる。そして、パターン板5の結像倍率を投影面で一様にするため、かつ、各主光線がプリズム20の表側側面23に垂直に入射するようにするために、プリズム20とパターン板5の間に配置される投影光学系70として、2群の正レンズ71、72を共焦点で同軸に配置され、その共通の焦点面に絞り73が配置されてなる両側テレセントリック光学系を用いるようにしている。
In this embodiment, the pattern plate 5 arranged in the optical path of the
また、この実施例において、レーザ1で発生されたレーザ光はハーフミラー2で2分され、ハーフミラー2で反射されたレーザ光はミラー3を経てビーム拡大器4で所定ビーム径にされ、上記のようにイメージホログラムとして記録するパターン板5を照明する。パターン板5を透過した光は上記のような投影光学系70に入射し、投影光学系70を出た物体光11はプリズム20の表側側面23に垂直に入射し、ホログラム感光材料10に所定角度で入射する。他方、ハーフミラー2を透過したレーザ光はミラー8を経てビーム拡大器9で所定ビーム径にされ、参照光12としてプリズム20の斜面21へ入射し、ホログラム感光材料10に臨界角以上の所定の入射角で入射する。
Further, in this embodiment, the laser beam generated by the laser 1 is divided into two by the
このように、本発明のホログラム撮影光学系においては、少なくとも物体光の光路中に透明媒体20を配置し、その透明媒体20の物体光入射側の面23と反対側の面22にホログラム感光材料に密着させ、物体光11の光路中に配置されたパターン板5からの物体光11を透明媒体20の物体光入射側の面23に略垂直に入射させてイメージホログラムを撮影するようにすることで、イメージホログラムを撮影するときにホログラム感光材料の入射側に透明媒体を密着することで発生する非点収差を補正することができ、さらに、その際のパターン板5の投影光学系70として両側テレセントリック光学系を用いることで、その非点収差補正効果を高めると共にホログラム面全体での像倍率を一定にすることができるものである。
Thus, in the hologram photographing optical system of the present invention, the
図2は図1の実施例の変形例を示す図1と同様の図であり、この変形例においては、パターン板5の投影光学系70側に別のプリズム30を配置した点で図1の実施例と異なる。別のプリズム30はプリズム20と同様の多角柱の形をしたプリズムであり、入射側の側面31にパターン板5が密着され、その射出側の側面32から垂直に物体光11の各主光線が出るようになっている。このような別のプリズム30をパターン板5の射出側に配置することで、特にパターン板5からの光路とホログラム感光材料10に入射する光路が投影光学系70に対してが略対称になり、歪曲収差や像面湾曲の発生をより少なくすることができるので、図2の配置の方がより好ましい。なお、図2の例の場合、パターン板5のレーザ光入射側にビーム拡大器4からのレーザ光が別のプリズム30の入射側の側面31あるいはパターン板5で屈折されて曲がらないように補償する光路補償プリズム40が配置されているが、この光路補償プリズム40は省いてもよい。
FIG. 2 is a view similar to FIG. 1 showing a modification of the embodiment of FIG. 1. In this modification, the
以上においては、イメージホログラムを透過型ホログラムとして記録する際に物体光11の光路中に少なくともホログラム感光材料10に密着してプリズム20が配置される場合の光学系を説明したが、反射型ホログラムを記録する際には、物体光11の光路中に同様にホログラム感光材料10に密着してプリズム20を配置し、参照光12をそのプリズム20と反対側からホログラム感光材料10に入射させるようにする。
In the above, the optical system in the case where the
以上、本発明のホログラム撮影光学系を実施例に基づいて説明したが、これら実施例に限定されず種々の変形が可能である。 The hologram imaging optical system of the present invention has been described based on the embodiments. However, the present invention is not limited to these embodiments, and various modifications can be made.
1…レーザ
2…ハーフミラー
3…ミラー
4…ビーム拡大器
5…パターン板
6…平行平板
7…投影光学系
8…ミラー
9…ビーム拡大器
10…ホログラム感光材料
11…物体光
12…参照光
20…プリズム(透明媒体)
21…プリズムの斜面
22…プリズムの裏側側面
23…プリズムの表側側面
30…別のプリズム
31…別のプリズムの入射側の側面
32…別のプリズムの射出側の側面
40…光路補償プリズム
70…投影光学系
71、72…正レンズ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ...
21 ...
Claims (4)
前記パターン板からの物体光を前記透明媒体の物体光入射側の面に略垂直に入射するように配置すると共に、前記パターン板を前記透明媒体を介して前記ホログラム感光材料中に投影する投影光学系として両側テレセントリック光学系を用い、
別の透明媒体が前記パターン板の射出側に配置され、前記別の透明媒体の物体光射出側の面から略垂直に前記パターン板からの物体光が射出するように配置されていることを特徴とするホログラム撮影光学系。 Holographic imaging optics for photographing an image hologram by placing a transparent medium in close contact with the hologram photosensitive material in the optical path of the object light and causing the object light from the pattern plate arranged in the optical path of the object light to enter the transparent medium In the system,
Projection optics for projecting the pattern plate onto the hologram photosensitive material through the transparent medium while arranging the object light from the pattern plate to be substantially perpendicular to the surface on the object light incident side of the transparent medium Using a bilateral telecentric optical system as the system,
Another transparent medium is arranged on the emission side of the pattern plate, and is arranged so that the object light from the pattern plate is emitted substantially perpendicularly from the surface of the other transparent medium on the object light emission side. sulfo be a program photographing optical system.
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